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火電廠用冷卻塔替代煙囪的探討
摘 要 長(zhǎng)期以來(lái)，煙囪成為火電廠必不可少的重要設(shè)施。近年來(lái)，隨著脫硫脫硝技術(shù)的運(yùn)用，使處理后的煙氣溫度和煙氣成分與過(guò)去相比發(fā)生了變化。能否在適當(dāng)條件下用冷卻塔替代煙囪(將煙氣通過(guò)冷卻塔排放)呢?通過(guò)對(duì)塔內(nèi)氣體流動(dòng)工況的變化分析，以及對(duì)濕法脫硫后的煙氣從煙囪排放分析和煙氣中殘余二氧化硫和飛灰對(duì)循環(huán)冷卻水污染分析，最后得出結(jié)論：若煙氣采用了高效除塵和脫硫(或脫硫脫硝)處理，可以設(shè)置低矮的事故煙囪，不再建設(shè)永久性煙囪，從而降低造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。
隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量愈來(lái)愈關(guān)注，對(duì)火電廠也提出了更高的環(huán)保要求。愈來(lái)愈多的電廠將視其煤質(zhì)情況和環(huán)保要求對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理，甚至于進(jìn)行脫硝處理。在某些采用石灰石濕法脫硫(以下簡(jiǎn)稱FGD)的系統(tǒng)中，經(jīng)脫硫后的煙溫約50 ℃，若不加熱則可能帶來(lái)煙囪排放困難。能否在采用自然通風(fēng)冷卻塔的電廠，將處理后的煙氣通過(guò)冷卻塔排放?本文試圖對(duì)該問(wèn)題做一些分析和探討。
1 技術(shù)方案
對(duì)于采用了冷卻水再循環(huán)的火電廠，若其煙氣進(jìn)行了脫硫脫硝處理(或只是脫硫處理)，在正常運(yùn)行工況下，煙氣經(jīng)過(guò)二氧化硫吸收塔處理，進(jìn)入自然通風(fēng)冷卻塔，在配水裝置之上均勻排放，通過(guò)冷卻塔排入大氣。同時(shí)，根據(jù)二氧化硫吸收塔的可靠性和事故率大小，可以設(shè)置旁路煙道，通過(guò)事故煙囪排放。
2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
2.1 塔內(nèi)氣體流動(dòng)工況的變化分析
與常規(guī)做法不同，煙氣不通過(guò)煙囪排放，而被送至自然通風(fēng)冷卻塔。在塔內(nèi)，煙氣從配水裝置上方均勻排放，與冷卻水不接觸。由于煙氣溫度約50 ℃，高于塔內(nèi)濕空氣溫度，發(fā)生混和換熱現(xiàn)象，混和的結(jié)果，改變了塔內(nèi)氣體流動(dòng)工況。
2.1.1 煙氣進(jìn)入對(duì)熱浮力的影響
塔內(nèi)氣體向上流動(dòng)的原動(dòng)力是濕空氣(或濕空氣與煙氣的混和物)產(chǎn)生的熱浮力(也稱抽力)，熱浮力克服流動(dòng)阻力而使氣體流動(dòng)。熱浮力為Z=he.Δρ.g，式中 he——冷卻塔有效高度；
Δρ——塔外空氣密度ρk與塔內(nèi)氣體密度ρm之差。
下面，以某300 MW機(jī)組為例，做簡(jiǎn)要計(jì)算：
已知f=10%的氣象條件為θ1=25 ℃，Ψ1=78%,pamb=99.235 kPa，查有關(guān)圖表或用公式計(jì)算出塔外空氣密度ρk=1.152 kg/m3。
一般情況，塔內(nèi)空氣密度 ρm≈0.98 ρk=1.129 kg/m3，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，0 ℃時(shí)，煙氣根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般煤質(zhì)ρoy≈1.34 kg／Nm3。
經(jīng)濕法脫硫后的煙溫ty=50 ℃，考慮煙氣x≈1%，水蒸氣ρos=0.804 kg/Nm3，則可計(jì)算出進(jìn)入冷卻塔的煙氣密度
顯然，進(jìn)入冷卻塔的煙氣密度低于塔內(nèi)氣體的密度，對(duì)冷卻塔的熱浮力產(chǎn)生正面影響。
2.1.2 煙氣進(jìn)入對(duì)塔內(nèi)氣體流速的影響
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